Allergies alimentaires Activation Allergies alimentaires DCEM3 – Module Immunopathologie 2015-2016 erwan.dumontet@chu-rennes.fr

Les réactions immunologiques NATURE DE L’ANTIGENE NON SOI SOI Infectieux intra ou extra-cellulaire Allogénique Substance étrangère inoffensive Soi modifié Soi reconnu comme étranger TYPE DE REACTION Anti-infectieuse Rejet greffe Hypersensibilité (allergie / intolérance) Anti-tumorale Auto-immunité Hypersensibilité : réponse anormale et excessive face substance étrangère inoffensive

Les réactions d’hypersensibilité Définitions Liée à une reconnaissance spécifique par le système immunitaire Non liée à une reconnaissance spécifique par le système immunitaire (TLRs) Antigène de l’environnement = ALLERGENE Allergie Intolérance Non IgE dépendant Atopie: ensemble de symptômes associés à une prédisposition à produire de fortes quantités d’IgE IgE dépendant

Antigène induisant une réponse allergique L’allergène Antigène induisant une réponse allergique Le plus souvent individus génétiquement prédisposés Environnement propice Protéines des pollens, lait, fruits, médicaments… Allergène majeur et mineur : (structure reconnue par IgE présentes chez + ou – de 50% des patients allergiques)

Physiopathologie de l’hypersensibilité de type I

Les réactions d’hypersensibilité Classification de Gell et Coombs Type Médiateurs I Hypersensibilité immédiate (symptômes d’apparition rapide) IgE dépendante : IgE fixées sur basophiles et mastocytes II Cytotoxicité déclenchée par la fixation d’un Ac IgG et/ou complément III Hypersensibilité semi-retardée Dépendant des complexes immuns Ag/Ac formées en excès => lésions au site de leur formation ou après dépôts dans les parois vasculaires IV Hypersensibilité retardée Action médiée par les lymphocytes T et cytokines Réaction retardée (> 12h)

L’hypersensibilité immédiate: Phase de sensibilisation Quand ? In utero Petite enfance +++ * 3 étapes : 1. Pst par une DC à un LT CD4 2. Différenciation Th2 : Σ IL4, IL5, IL13 3. ↗ Σ IgE par les LB 20% des individus sensibilisés mais sans signes cliniques !  Une sensibilisation est nécessaire mais pas suffisante !

Commutation isotypique (switch de classe)

Agents de la sensibilisation et de la phase précoce : Les IgE Taux sérique normal : ≤ 200 UI/mL (adulte) Demi-vie : IgE sériques : 2,5 jours IgE fixées sur les cellules : 3 à 4 semaines Fixation +++ aux Basophiles et Mastocytes Pas de passage placentaire, neutralisation, opsonisation, activation complément ou NK Fonctions physiologiques : Défense antiparasitaire (helminthes)

Les récepteurs aux IgE FceRI FceRII (CD23) Forte affinité Mastocytes tissulaires et basophiles sanguins Eosinophiles FceRII (CD23) Faible affinité Eosinophiles, cellules de Langerhans, macrophages et lymphocytes B

Phase effectrice : une réaction en 2 étapes Activation des mastocytes / basophiles => 2 types de médiateurs Vasoactifs : responsables des phénomènes immédiats (min) Chimiotactiques : recrutement éosinophiles, macrophages, plaquettes, neutrophiles, réaction tardive (2 à 4h) se poursuivant plusieurs heures 1. Mastocytes, Basophiles : rôle initiateur 2. Eosinophiles et autres : pérennisation

L’hypersensibilité immédiate: Phase effectrice immédiate Polynucléaire Basophile

Conséquences fonctionnelles de l’activation du FceRI Pontage de 2 IgE par l ’antigène modifications membranaires PENETRATION INTRA CELLULAIRE DE CALCIUM Dégranulation Activation des P lipides Mb Libération de médiateurs chimiques dépendant : - de la membrane (néoformés) - du granule (préformés) - de cytokines 3 actions : Vasoactive Chimiotactique Cytotoxique

Médiateurs préformés (mastocytes-basophiles) 1 - L’histamine - Médiateur majeur de l’allergie - Σ par décarboxylation de l’histidine - 1/2 vie < 10 min . perméabilité vasculaire . contraction des muscles lisses . modulation cytokines infl. : IL-1, IL-6, TNF - Effet dépend du tissu de synthèse et des récepteurs locaux

Médiateurs préformés (mastocytes-basophiles) 1 - L’histamine Source Rc Site Effets Mastocytes H1 Muscle lisse Bronchoconstriction Contraction digestives Endothélium Vasodilatation ↗ perméabilité Terminaison sensitives Douleur Démangeaison H2 Muscle lisse vasculaires (Haute dose) H4 Eosinophiles Chimiotaxisme Estomac Cellules pariétales Sécrétion HCL Neurones Histaminergiques (hypothamamus) Post synaptique (tous neurones) Eveil ↘ appétit H3 Présynaptique neurones hista. ↘ libération histamine Modulation neurotrans.

Médiateurs préformés (mastocytes-basophiles) 1 - L’histamine : anti-histaminique Anticholinergique Sédation Autre 1ère génération Carbinoxamine +++ Modérée - Diphenhydramine Marquée Anti mal des transport Dimenhydrinate Cyclizine Faible Chlorpheniramine + Promethazine Antiémétique Antagoniste α adrénergique 2nd génération Fexofenadine Loratadine Effet long durée Cetirizine Stabilisateur des Mastocytes Anticholinergique : bouche sèche, flou visuel, constipation, risque de psychose (à haute dose) Diphenhydramine = Nautamine Dimenhydrinate  actif si associée à Diphenhydramine (2 molécules dans un comprimé) Cyclizine  Antiémétique choisi par la NASA pour la mission habité sur la lune Loratadine  Aerius, Clarityne Cétirizine  Xyzall, Zyrtec

Médiateurs préformés (mastocytes-basophiles) 2 - Les protéoglycanes - Principal constituant : héparine liée à l’histamine 3 - Enzymes - Tryptase : sérine protéase couplée à l’héparine - 1/2 vie : 1 à 2 heures - Induit IL8 par cellules endothéliales 4 - Facteurs chimiotactiques - Pour l’éosinophile (ECP) ou le PN

Médiateurs néoformés . Synthèse retardée par rapport à l’histamine (3 à 6h) . Dérivant des phospholipides membranaires (action PLA2) . Produits également par d’autres types cellulaires : - macrophages, éosinophiles, neutrophiles, plaquettes  endothélium vasculaire NATURE DES MEDIATEURS NEO FORMES . PAF-acether (Platelet Activating Factor) . Métabolites de l’acide arachidonique (eïcosanoïdes) . Cytokines

Médiateurs néoformés 1 – PAF acéther . Dégranulation des plaquettes et libération de sérotonine . Activation de la Σ des dérivés de l’acides arachidonique (macrophages et PNN) . Contraction des muscles lisses . Chimiotactisme des PNN et augmentation adhérence  Action brève : catalysé en lyso-PAF (inactif)

Médiateurs néoformés 2 – Métabolites de l’acide Arachidonique . Acide arachidonique dérivé des phospholipides membranaires : action des phospholipase A2 ou C lipo oxygenase Oxydation selon deux voies cyclo oxygenase . Cyclo oxygénase Prostaglandines (PGD2 +++ mastocytes, basophiles) . Contraction des muscles lisses . ↗ perméabilité capillaire Thromboxane A2 . Broncho constricteur . Activation des plaquettes . Lipooxygénase Leucotriènes (LT) . Chimiotactisme, . ↗ perméabilité capillaire

PHOSPHOLIPIDES MEMBRANAIRES PLA2 PLA2 PLA2 ou PLC Lyso PAF Lipomoduline (glucocorticoides) Acyl Transferase Inhibiteurs de 5-LO Aspirine AINS Acide arachinodique 5-CO 5-LO PAF PAF acetyl-hydrolase TxA2 PGG2 PGI2 LTA4 Lyso PAF TxB2 PGH2 6 keto-PGE1 LTA4 hydrolase LTC4 synthétase Acyl Analogue PGD2 PGE2 PGF2 LTB4 LTC4  GT LTD4 Dp LTE4

Médiateurs néoformés  Synthèse inhibée par les corticoïdes 3 – Les cytokines Synthèse retardée (> 6h) Rôle essentiel dans la phase tardive de l ’hypersensibilité IgE IL-3, GM-CSF, IL-4, IL-5, IL-6, TNF IL-3 et IL-4  facteurs de croissance autocrine du mastocyte IL-4  recrutement LT sur site, différentiation Th2 IL-5  stimulation des éosinophiles TNF  activation des PNN et des monocytes, ↗ adhérence  Synthèse inhibée par les corticoïdes

L’hypersensibilité immédiate: Phase effectrice tardive Polynucléaire Eosinophile

Les cellules de la phase effectrice tardive Les polynucléaires éosinophiles 2 signaux principaux : IL5  facteur de croissance Eotaxine  Chimiokine liant CCR3 Recrutement autre : PAF-acether, LTB4 Activation par les IgE fixées à leurs récepteurs (FceRII et FceRI) Libération de médiateurs : Contenus dans les granules : MBP (protéine basique majeure), EGP (protéine cationique), EPO (péroxydase), EDN (neurotoxine) Cytokines : IL3, IL4, IL5… Médiateurs lipidiques : PAF-acether, leukotriènes

Les cellules de la phase effectrice tardive Les polynucléaires éosinophiles

Exemple de pathologie allergique médiée par les polynucléaire éosinophiles Les désordres gastro-intestinaux à Eosinophiles Définition : Pathologie du tube digestif caractérisée par un inflammation du tractus gastro-intestinal riche en éosinophile en absence de cause reconnue. Incidence possible : 1/5.000 chez l’enfant

Exemple de pathologie allergique médiée par les polynucléaire éosinophiles Le cas de la colite à éosinophiles Maladie non médiée par les IgE, pos médiée lymphocytes T Probablement protéino-induit : Lait de vache Protéines de soja MAIS fréquence ↗ Allaitement exclusif ou Hydrolysat PLV Signes évocateurs: Eosinophilie sanguine Sang dans les selles Diagnostic : Histologique avec ↗du nombre d’éosinophiles, dégranulation tissulaire et localisation aberrantes

Thérapies innovantes Omalizumab (Xolair®) Ac monoclonale humanisé de nature IgG1 anti-IgE Indication :  asthme IgE médié Posologie à adapter : Taux IgE Poids du patient

Thérapies innovantes Mepolizumab Ac monoclonale humanisé anti-IL5 En essai de phase III Traitement : Asthme sévère à Eosinophile Dermatite Atopique Sd hypereosinophilie (HES) Churg-Strauss (=Granulomatose Eosinophile avec polyangéite)

Thérapies innovantes Clinical intervention strategies that are currently being investigated for EGIDs include allergen avoidance and therapy with anti–IL-5 and anti–eotaxin 1 humanized antibodies, CCR3 antagonists, and imatinib mesylate.

Evolution épidémiologique : La théorie de l’hygiène

Une augmentation des cas d’allergies

Allergie et théorie de l’hygiène   Increases in allergy prevalence have occurred primarily in ‘westernized’ societies over the past few decades. Although both genetic and environmental factors influence the aetiology of asthma, changes in the genetic make-up of stable populations does not occur in this time frame. The recent rise in the prevalence of allergies and asthma is therefore thought to be primarily due to changes that have taken place in the environment in developed countries as a result of modernization. A comparison of environmental conditions in developed and underdeveloped countries has provided insight into possible causes.

Allergie et théorie de l’hygiène L’hypothèse du déséquilibre de la balance Th1/Th2 + + Regulators and effectors of TH2 responses. Stimulation of allergen-specific T cells by allergen-derived peptides, presented by dendritic cells in the context of class II MHC molecules, results in differentiation of CD4+ T cells into TH2 cytokine-producing cells. Similar processes lead to the differentiation of helminth antigen-specific TH2 cells. TH2 cells produce interleukin (IL)-4, IL-13 and IL-5, which coordinately regulate the allergic response. IL-4 directs the differentiation of T cells towards a TH2 cytokine profile and acts as a growth factor for the expression of these cells. IL-4 and IL-13 regulate the synthesis of IgE by B cells. IL-5 regulates the differentiation and egress of eosinophils from the bone marrow into the blood +

Allergie et théorie de l’hygiène L’hypothèse du déséquilibre de la balance Th1/Th2 - + Regulators and effectors of TH2 responses. Stimulation of allergen-specific T cells by allergen-derived peptides, presented by dendritic cells in the context of class II MHC molecules, results in differentiation of CD4+ T cells into TH2 cytokine-producing cells. Similar processes lead to the differentiation of helminth antigen-specific TH2 cells. TH2 cells produce interleukin (IL)-4, IL-13 and IL-5, which coordinately regulate the allergic response. IL-4 directs the differentiation of T cells towards a TH2 cytokine profile and acts as a growth factor for the expression of these cells. IL-4 and IL-13 regulate the synthesis of IgE by B cells. IL-5 regulates the differentiation and egress of eosinophils from the bone marrow into the blood +

Allergie et théorie de l’hygiène L’hypothèse du défaut de contre régulation Schematic view of the counter-regulation hypothesis. Produced by cells of both innate and adaptive immune systems, interleukin-10 (IL-10) has a key homeostatic role in the control of inflammatory processes. Most exposures that lead to immune activation leave IL-10 in their wake. Chronic (or serial) infection or colonization with various microbial agents leads to upregulation of IL-10 production, secondarily suppressing underlying allergic and autoimmune diatheses. Immunological ‘negotiations’ in the intestinal tract may be of vital importance to this process of feedback inhibition. The decreased infectious and antigenic pressure of the westernized lifestyle weakens this important counter-regulatory input to the developing immune system, leading to an increased incidence of allergic and organ-specific autoimmune diseases. Note that IL-10 functions in this scheme as a marker of counter-regulatory processes, but various complementary and redundant mechanisms are likely to be involved. TGF-β, transforming growth factor-β.

Allergie et théorie de l’hygiène L’hypothèse du défaut de contre régulation Schematic view of the counter-regulation hypothesis. Produced by cells of both innate and adaptive immune systems, interleukin-10 (IL-10) has a key homeostatic role in the control of inflammatory processes. Most exposures that lead to immune activation leave IL-10 in their wake. Chronic (or serial) infection or colonization with various microbial agents leads to upregulation of IL-10 production, secondarily suppressing underlying allergic and autoimmune diatheses. Immunological ‘negotiations’ in the intestinal tract may be of vital importance to this process of feedback inhibition. The decreased infectious and antigenic pressure of the westernized lifestyle weakens this important counter-regulatory input to the developing immune system, leading to an increased incidence of allergic and organ-specific autoimmune diseases. Note that IL-10 functions in this scheme as a marker of counter-regulatory processes, but various complementary and redundant mechanisms are likely to be involved. TGF-β, transforming growth factor-β.

Allergie et théorie de l’hygiène L’hypothèse du défaut de contre régulation Schematic view of the counter-regulation hypothesis. Produced by cells of both innate and adaptive immune systems, interleukin-10 (IL-10) has a key homeostatic role in the control of inflammatory processes. Most exposures that lead to immune activation leave IL-10 in their wake. Chronic (or serial) infection or colonization with various microbial agents leads to upregulation of IL-10 production, secondarily suppressing underlying allergic and autoimmune diatheses. Immunological ‘negotiations’ in the intestinal tract may be of vital importance to this process of feedback inhibition. The decreased infectious and antigenic pressure of the westernized lifestyle weakens this important counter-regulatory input to the developing immune system, leading to an increased incidence of allergic and organ-specific autoimmune diseases. Note that IL-10 functions in this scheme as a marker of counter-regulatory processes, but various complementary and redundant mechanisms are likely to be involved. TGF-β, transforming growth factor-β.

Le diagnostic biologique de l’allergie

Le dosage des IgE Totales Peu d’intérêt Permet de repéré un patient atopique Valeurs normales  Adulte : 100-150 UI/mL (1UI = 2,4ng)  Plus basses chez l’enfant 6 mois 1 an 2 ans 4 ans 6 ans 10 ans IgE en UI/mL 10 20 40 80 100 150 ATTENTION : 20 % des patients > 150 UI/mL sans allergie et vice versa

Le dosage des IgE Totales Autres causes d’augmentation des IgE Parasitoses Déficit immunitaire (déficit en STAT 3) Sarcoïdose Lymphomes Virus : EBV, CMV Champignons : Aspergillose Myélome à IgE (très rare)

Le dosage des IgE Spécifiques Dérivent des anciennes techniques RAST 3 étapes simples : Fixation de l’allergène à un support > de 500 Ag dispo. Incubation avec le serum du patient Révélation par une anti-IgE marquée Pas de technique de référence, Pas d’étalon international Limite de détection 0.1 kU/L ATTENTION : Deux résultats obtenus avec des techniques différentes ne sont pas comparables.

Le dosage des IgE Spécifiques Les techniques RAST : RadioAllergoSorbant Test Plus utilisée en routine Remplacée par le dosage des IgE spécifiques

Le dosage des IgE Spécifiques Test uni-antigène ou Mélanges Trophatopes enfants : Fx 5 : Bl. oeuf, Lait de Vache, Poisson, Arachide, Soja , Blé (81.5 %) Fx 24 : Noisettes, Crevette, Kiwi, Banane (8%) Fx 23 : Porc, Bœuf, Poulet, Dinde (1.7%) Etc… Trophatope Adulte Lait, Arachide, Blanc œuf, Moutarde Poisson, noisette, Soja, blé Ail, Levure de bière, Graines de sésames, Céleri

La codification des allergènes c pour médicaments, d pour acariens, e pour animaux, f pour aliments, g pour graminées, h pour poussière de maison i pour insectes, k pour professionnels, m pour moisissures, o pour divers, p pour parasites, t pour arbres, w pour herbacées c1 pénicilline d1 d. pteronyssinus e1 chat f13 arachide g3 dactyle i1 abeille k82 Latex m3 aspergilllus o1 coton p1 ascaris t3 bouleau w1 ambroisie

Le dosage des IgE Spécifiques Arachide : Test de provocation Pos vs IgE Spé

Le dosage des IgE Spécifiques Des courbes différentes selon l’allergène incriminé

Le dosage des IgE Spécifiques Notion d’allergie moléculaire Similitudes Ag surprenantes entre des agents de nature très ≠ Responsable d’allergies « croisées » : allergènes inhalés/absorbé Expliqué par une similitude moléculaire des épitopes incriminés  les panallergènes Exemples : Bouleau et Pomme Graminées et Céleri / Coriandre / Persil Latex et Kiwi / Banane / Noix / Châtaigne / Avocat Acariens et Mollusques Blattes et Crustacés

Le dosage des IgE Spécifiques Notion d’allergie moléculaire Avantages : Interprétation selon le type protéique Améliore évaluation risque clinique Améliore évaluation réactions croisées Améliore l’immunothérapie

Le dosage des IgE Spécifiques Lipid Transfert Protein Notion d’allergie moléculaire : famille de protéine Classe Effet Chaleur Digestion Clinique Protéine de stockage Stable Résistant Allergies sévères Croisées larges Lipid Transfert Protein (LTP) Réactions fruits cuits PR-10 Labile - Sd Oro-bucal Profilines Forte réactions croisées Rare signes cliniques Tropomyosines Croisé : Crustacés, acariens, blattes Parvalbumines Réactivité croisée Réaction aux aliments cuits Albumines sériques Réactivité croisées Protéines de stockages  11S, 7S, Globulines, Albumines, Gliadines Parvalbumines  protéines de la chair de poisson Alb sérique  Réactivité croisée Chien/Chat, Chat/Porc

Le dosage des IgE Spécifiques Notion d’allergie moléculaire : par l’exemple Arachide (f13) rAra h1 rAra h2 rAra h3 + rAra h8 + rAra h9 Protéines de stockages Associés à des réactions sévères Stable à la chaleur et à la digestion LTP Réaction locale et sévères Stable à la chaleur et à la digestion Réaction croisé pêche PR-10 Associée à des réaction locales Détruite par chaleur et digestion Réaction croisé pollens de bouleau

Le futur de l’allergologie moléculaire ? La puce ISAC Difficulté de d’analyse des résultats Risque de détecter bcp de sensibilisation non lié à des effets cliniques

Règles pour gérer la prescription en allergologie Code Libellé Cotation Non cumulable avec 1200 IgE totales sériques Confirmation de diagnostic et suivi de polysensibilisations, parasitoses, urticaire chronique, dermatite atopique, aspergillose broncho-pulmonaire, syndrome de Wiskott-aldrich, syndrome de Job-Buckley. Ne sont pas autorisées en dépistage   B40 (10,8 €) Tests dépistage 1201 / 1202 IgE spécifiques multiallergènes 1203 IgE spécifiques pneumallergènes et trophallergènes 1204, 1205 1201 Dépistage allergie respiratoire, test unitaire vis à vis d’allergènes mélangés sans identification individuelle B51 (13,77 €) 1 seule cotation IgE totales 1200 1202 Dépistage allergie alimentaire, test unitaire vis à vis d’allergènes mélangés sans identification individuelle B51 chaque test 3 cotations maximum 1203 IgE spécifiques, identifications multiples non quantitative, test unitaire vis à vis d’allergènes multiples séparés, sur un même support B80 (21,6 €) 1204 IgE spécifiques pneumallergènes, identification unitaire quantitative, allergènes nommément prescrits 5 cotations maximum 1205 IgE spécifiques trophallergènes, identification unitaire quantitative, allergènes nommément prescrits 0966 IgE spécifiques latex B51 / 0967 IgE spécifiques Venins d’hyménoptères 0968 IgE spécifiques Médicaments : pénicillines, amoxicilline, ampicilline, et curarisants (myorelaxants)

Qu’autorise la nomenclature ? Etape de dépistage : 1 mélange de pneumallergènes + 3 mélanges d’aliments Etape d’identification : 1 mélange d’allergènes simultanés ou 5 pneumallergènes + 5 aliments + 5 venins + 5 médicaments + 1 latex Exemples Phadiatop / Phadiatop Nourrisson Trophatop Enfant ou adulte CLA (DHS CLA, MAST CLA) IgE spécifiques unitaires (chat, arachide, rBet v 1…)

La démarche diagnostico-biologique 1. Tout doit débuter par la clinique : Anamnèse quasi-policière Test cutanés 2. Biologie : EN SECONDE INTENTION +++ IgE totale : peu d’intérêt IgE Spécifique : max 5 par catégorie (Pneumo/Tropho allergène) Mélanges IgE spécifique unitaire Recombinants

Le diagnostic biologique du choc anaphylactique

Les dosages utiles pour le choc anaphylactique 15 à 60 min 2 heures >24 heures